题目内容

从废钒催化剂（主要成分V₂O₅、VOSO₄、K₂SO₄、SiO₂等）中回收V₂O₅的一种生产工艺流程示意图如下，请回答下列问题：

（1）步骤①中废渣的主要成分是，③中X试剂为。

（2）实验室中进行萃取分液操作时，注入萃取剂，充分振荡，将分液漏斗于铁圈上静置，当液体分层后，接下来的操作是。

（3）②、③的变化过程可简化为（下式R表示VO²⁺，HA表示有机萃取剂）。

R₂(SO₄)_n (水层)+ 2nHA（有机层）2RAn（有机层） + nH₂SO₄ (水层)为提高②中萃取百分率，应采取的措施是。

（4）请完成④中的反应离子方程式：

□ClO₃^- + □VO²⁺ +□H⁺ =□VO³⁺ + □ +□

（5）25℃时，取样进行试验分析，得到钒沉淀率和溶液pH之间关系如下表：

pH	1.3	1.4	1.5	1.6	1.7	1.8	1.9	2.0	2.1
钒沉淀率%	88.1	94.8	96.5	98.0	98.8	98.8	96.4	93.1	89.3

结合上表，在实际生产中，⑤中加入氨水，调节溶液的最佳pH值为。

（6）该工艺流程中，可以循环利用的物质有。

【答案】

⑴SiO₂（2分）H₂SO₄（2分）

⑵在分液漏斗下方放一洁净烧杯（使漏斗下端管口紧靠烧杯内壁），打开分液漏斗上口塞子（或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔），打开活塞，将下层液体放入烧杯，当分液面接近（或略超过）活塞处时关闭活塞；上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中。（2分）要点：打开分液漏斗上口塞子（或将分液漏斗上口塞子凹槽对准漏斗口颈上小孔）（1分）；先打开活塞放出下层液体，后将上层液体从分液漏斗上口倒入另一烧杯中（1分）。

⑶加入碱中和硫酸使平衡正移、多次连续萃取（2分）写“加入碱（可以是NaOH、KOH、氨水）中和硫酸使平衡正移”，得2分；写“多次连续萃取”，得2分；写“加入Mg、Fe、弱酸强碱盐”，都给2分；写“增大萃取剂的加入量”，给1分，写“增大萃取剂浓度”不得分；写“移出H₂SO₄”给1分。

⑷1ClO₃^- + 6VO²⁺+ 6H⁺ = 6VO³⁺ + 1 Cl^- + 3H₂O （2分）补出Cl^-和H₂O，1分。配平正确，1分。

不写“1”，扣1分。

⑸1.7—1.8（2分）写1.7、1.8、1.75、1.7—1.8之间均给2分。

写成1.6，给1分。

⑹氨气有机萃取剂（2分）各1分。每多写一个扣1分。

【解析】

试题分析：工艺流程题的关键是搞清楚加入什么物质，发生什么反应，如何分离等问题，将工艺流程转化为物质的流程。①SiO₂不溶于水、酸，通过过滤除去，在废渣中，V₂O₅被还原为VO²⁺，与其他离子一起存在在滤液中；②从分离中可以看出，VO²⁺以溶于有机溶剂，通过萃取分离；③通过反萃取，得到酸性水溶液含VO²⁺、SO₄^2-，故X为H₂SO₄；然后通过氧化将V从+4到+5，加入氨水，呈碱性转化为沉淀，通过焙烧，得到V₂O₅。整个工艺流程并不复杂。